스프레이 건조 기술 및 영향 요인

스프레이 건조 : 일상적인 제품의 분말 기술

우리가 일상 생활에서 사용하는 많은 품목은 먼지가없는 분말 형태로 제공됩니다. 분유에서 특정 약물에 이르기까지 많은 제품은 표준 탈수 과정을 견딜 수 없으며 분말 형태로 전환해야합니다. 이 전문 절차를 호출합니다 스프레이 건조.

공정은 일관된 입자 크기 분포를 갖는 분말을 얻기 위해 뜨거운 건조 가스로 액체 또는 슬러리를 분산시키는 것을 포함한다. 이 과정에서 일반 공기 또는 불활성 가스가 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 에탄올 및 산소와 반응하는 다른 제품은 공기 대신 뜨거운 질소로 가공 될 수 있습니다.

스프레이 건조 장비에서, 다양한 분무기 또는 노즐을 사용하여 액체 또는 슬러리를 매우 작은 입자 크기를 갖는 원자화 된 액 적으로 분해합니다.

단일 유체 고압 소용돌이 노즐과 회전 디스크 노즐은 가장 일반적으로 사용되는 노즐 유형입니다. 분무기 휠로 더 넓은 입자 크기 분포를 달성 할 수 있지만, 두 가지 방법 모두에서 일관된 입자 크기를 달성 할 수 있습니다.

특정 프로세스에서 특정 노즐을 사용하여 10 내지 500 μm 사이의 액적 크기를 얻을 수 있습니다. 100 ~ 200 μm의 직경 범위는 가장 일반적으로 사용되는 입자 크기입니다.

스프레이 건조에 영향을 미치는 주요 요인

입구 및 출구 온도

분무 건조 챔버의 온도는 일반적으로 탑으로 들어가는 열기의 온도를 나타냅니다. 건조 온도는 스프레이 건조 분말의 물리적 및 화학적 특성에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다.

분무 건조 온도는 성형 분말의 수분 함량을 결정합니다. 분무 건조 온도를 120 ° C에서 200 ° C로 증가 시키면 건조 된 분말의 물이 5.29%에서 3.88%로 감소 할 수 있습니다.

스프레이 건조 생성물의 입자 크기는 또한 열기 흡입구 온도에 따라 다릅니다. 건조 온도가 증가하면 물 증발이 더 빨라져서 미소 구조가 수축하기에 충분한 시간없이 더 빨리 형성되어 입자 크기가 더 커집니다.

입구 건조 온도가 138 ° C에서 202 ° C로 증가함에 따라, 아사이 베리 분말의 입자 크기는 13.38 μm에서 20.11 μm로 증가 하였다. 유사하게, 구아바 주스 분말의 입자 크기는 입구 온도가 증가함에 따라 상당히 증가했습니다.

스프레이 건조 분말의 벌크 밀도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 더 큰 입자는 더 높은 물 증발 속도로 인해 내부가 속이가 있거나 다공성 또는 부서진 구조를 가질 수 있습니다. 전형적으로, 다공성 또는 단편화 된 입자는 더 낮은 포장 밀도를 나타낸다.

또한, 입자 수분은 건조 온도와 반비례하기 때문에 물은 대부분의 건조 식품 고형물보다 밀도가 높기 때문에, 더 높은 온도에서 생성 된 분말은 더 낮은 온도에서 생성 된 분말보다 벌크 밀도가 낮습니다.

분무 건조 분말의 유동성은 또한 건조 온도에 의해 어느 정도 영향을 받는다. 온도가 증가함에 따라 유동성이 감소합니다.

이는 더 높은 물 증발 속도, 다공성 또는 깨진 구조로 인한 작은 표면 접촉각으로 인한 입자 형태의 더 큰 변화로 인한 것일 수 있으며, 이는 분말과 표면 사이의 마찰 및 입자 사이의 내부 저항을 증가시킨다. 크게 유동성이 줄어 듭니다.

용해도는 또한 분말 제품의 중요한 품질 특성이며 스프레이 건조 식품의 재구성 거동에 직접 영향을 줄 수 있습니다. 분무 건조 온도가 120 ° C에서 160 ° C로 증가함에 따라 분말의 용해도가 증가합니다.

벽 재료

주스 및 야채 주스와 같은 설탕이 풍부한 물질은 내장제없이 직접 건조하기가 어렵습니다. 벽 재료는 스프레이 건조 공정 동안 활성 성분을 삽입하는 폴리머이며 스프레이 건조에서 가장 중요합니다. 요인 중 하나.

벽 재료는 분무 건조 중 유리 전이 온도와 수율을 증가시키고 분말 제품의 점도 및 흡습성을 감소시킬 수 있습니다. 일반적인 벽 재료에는 잇몸 아랍어, 말토 텍스트 린, 젤라틴, 전분, 펙틴, 메틸 셀룰로스, 알기 네이트, 트리칼 시움 포스페이트 및 이들의 조합이 포함됩니다.

벽 재료의 선택은 주로 스프레이 건조의 목적 및 가공 된 재료의 물리적 및 화학적 특성에 따라 다릅니다. 벽 재료는 공정 용매에 매우 용해되어야하며 고농도에서도 저격액 솔루션을 생산할 수있는 충분한 필름 형성 능력이 있어야합니다.

스프레이 건조의 경우 최종 생성물의 안티 스틱 특성을 향상시키기 위해 고 분자량 및 높은 유리 전이 온도를 가져야합니다. 열, 산소, 빛 등의 영향으로부터 민감한 화합물을 보호 할 수 있어야합니다.

분무 건조에 일반적으로 사용되는 벽 재료는 탄수화물입니다.

• 전분 및 그 유도체 (전분, 말토 텍스트 린, 덱스트린 및 사이클로 덱스트린)

전분 및 그 유도체는 고 분자량 및 높은 유리 전이 온도, 점도가 낮은 냉수의 높은 용해도, 스틱 방지 특성 및 비교적 조밀 한 파우더를 생산하는 능력과 같은 우수한 분무 건조 특성을 가지고 있습니다.

그러나, 전분에는 필름 형성 능력이 부족하여 건조 효율, 특히 민감한 화합물의 보존에 매우 해로됩니다.

• 껌 (잇몸 (아라비아, 아카시아와 카라야 혼합물)

잇몸. 전분과 비교할 때 껌은 필름 형성 능력이 우수하지만 유리 전이 온도는 상대적으로 낮습니다.

• 셀룰로오스 및 그 유도체 (셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로스, 하이드 록시 프로필 메틸 셀룰로오스 등)

셀룰로오스와 그 유도체는 우수한 필름 형성 특성과 표면 활성을 가지지 만 쉽게 소화 할 수는 없습니다.

전분 또는 전분 유도체 및 껌의 조합은 분무 건조의 성능을 향상시킬 수 있지만 잇몸의 함량은 전분 또는 전분 유도체의 함량보다 낮아야합니다.

단백질, 특히 유청 단백질은 우수한 필름 형성 능력 및 영양소 보유 능력을 가지며 종종 전분 또는 전분 유도체와 함께 사용됩니다.

피드 속도

스프레이 건조 과정에서 공급 속도는 중요한 요소 중 하나입니다. 공급 속도는 건조 챔버, 분리기 및 컨베이어에서 재료의 체류 시간을 결정하고 재료의 원자화 및 액 적의 크기에도 영향을 미칩니다.

공급 속도는 기본적으로 분무기 속도에 따라 펌프 속도가 높을수록 피드 속도가 빨라집니다. 그러나, 공급 속도가 높을수록 열전달이 느려져 액 적이 완전히 건조되기가 어렵고 벽에 걸리기가 어렵습니다.

또한 공급 속도가 너무 높으면 액 적이 건조 챔버로 직접 떨어집니다. 이는 열기가 포화되었고 고속 액 적을 완전히 원자화 할 수 없어 궁극적으로 분말 수율이 감소하기 때문입니다.

공급 속도가 높을수록 액 적과 열기 사이의 상호 작용 시간이 충분하지 않아 스프레이 건조 분말의 수분 함량이 증가합니다.

과도하게 높은 공급 속도는 분무 건조 공정에서 피해야하는 부적절한 작동입니다. 공급 속도가 너무 높다는 것은 종종 벽에 달라 붙어 수분을 흡수하며 파이프를 막는 데 중요한 요소입니다. 분말 수율을 줄이는 것 외에도 현장 청소에 추가 문제가 발생합니다.